JP4554248B2 - デジタル無線通信機の雑音低減装置、雑音低減方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、デジタル無線通信機の雑音低減装置、雑音低減方法及びプログラムの改良に関する。

従来より、デジタル無線通信機においては、デジタル無線回線の通信品質が低下した場合にも良好な受信状態を維持するための構成が種々提案されている。例えば、下記特許文献１には、受信周波数偏差値を読みとり、受信データが正常で且つ受信周波数偏差値が所定の回数だけ連続して略同じ値の場合のみ該受信周波数偏差値を用いて受信周波数の補正処理を行うＴＤＭＡ方式のデジタル送受信機が開示されている。
特開平１１−２８９２９２号公報

しかし、上記従来の技術においては、受信信号中の符号の誤りが存在する場合、単に受信周波数の補正処理を停止するだけであり、再生されたアナログ信号の波形を復元するものではないので、再生された音声信号の音質が低下するという問題があった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、受信信号中に符号の誤りが存在したときにも、高品質の再生信号を得ることができるデジタル無線通信機の雑音低減装置、雑音低減方法及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、デジタル無線通信機の雑音低減装置であって、音声帯域の周波数を含む受信信号からデジタル無線回線の通信品質を検出する検出手段と、前記通信品質に基づき、音声データに対して所定の音声処理を実行して波形の修正を行う音声処理手段と、を備えることを特徴とする。

上記音声処理手段は異なる特性を有する複数のローパスフィルタを含み、前記通信品質に基づき前記ローパスフィルタが切り替えられる構成であってよく、また、特性の変更が可能なローパスフィルタを含み、前記通信品質に基づき前記特性が変更される構成であってよい。

また、上記デジタル無線回線の通信品質は、受信データの誤り関係情報であり、前記検出手段は誤り関係情報検出手段であることを特徴とする。

また、上記デジタル無線通信機の雑音低減装置は、受信信号の誤り訂正手段を備え、前記誤り訂正手段は、誤り訂正能力を超えた量の誤りを含む受信信号に対して誤り訂正を行わずに前記音声処理手段に出力することを特徴とする。

また、本発明は、デジタル無線通信機の雑音低減方法であって、音声帯域の周波数を含む受信信号からデジタル無線回線の通信品質を検出するステップと、前記通信品質に基づき、音声データに対して所定の音声処理を実行して波形の修正を行うステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、音声帯域の周波数を含む受信信号からデジタル無線回線の通信品質を検出する検出手段、及び前記通信品質に基づき、音声データに対して所定の音声処理を実行して波形の修正を行う音声処理手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムであることを特徴とする。

本発明によれば、検出手段によりデジタル無線回線の通信品質を検出し、この検出結果に基づき音声処理手段が音声データに対して所定の音声処理を行うので、高品質の再生信号を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１には、本発明にかかるデジタル無線通信機の雑音低減装置の構成のブロック図が示される。図１において、デジタル無線通信機は、アンテナ部１０、デジタル変復調部１２、符号訂正部１４、音声変復調部１６、誤り関係情報検出部１８、フィルタ制御部２０、フィルタ部２２、電話音声部２４及びスピーカ部２６を含んでいる。これらのうち、符号訂正部１４、誤り関係情報検出部１８、フィルタ制御部２０及びフィルタ部２２により本発明の雑音低減装置が構成される。なお、この雑音低減装置は、ＣＰＵを中心として構成されたコンピュータであってよく、この場合、メモリカードその他の媒体に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで各機能が実現される。

アンテナ部１０は、送信機から送信されたデジタル波を受信し、デジタル変復調部１２に出力する。デジタル変復調部１２では、上記デジタル波からデジタルデータを取り出す。

符号訂正部１４では、例えば畳み込み符号等を使用して、上記デジタルデータの誤りを検出し、訂正して音声変復調部１６及び誤り関係情報検出部１８に出力する。この際、受信したスロット中のデータフィールドに符号の誤りが多く、符号訂正部１４の訂正能力を超えている場合には、誤り訂正が正しく行われない可能性があるので、誤り訂正処理を実行せずに音声変復調部１６及び誤り関係情報検出部１８に出力する。

音声変復調部１６では、符号訂正部１４から入力されたデジタルデータをアナログ音声信号に変換し、フィルタ部２２に出力する。

また、誤り関係情報検出部１８では、符号訂正部１４から入力されたデジタルデータの誤り関係情報を算出する。算出方法については後述する。算出されたデジタルデータの誤り関係情報は、フィルタ制御部２０に出力される。この誤り関係情報検出部１８が、本発明の検出手段に相当する。

フィルタ制御部２０では、入力されたデジタルデータの誤り関係情報に基づき、フィルタ部２２の通過特性を制御するための制御信号をフィルタ部２２に出力する。

フィルタ部２２は、２つの入力部を有しており、上述した音声変復調部１６からアナログ音声信号が、フィルタ制御部２０から通過特性の制御信号が、それぞれ入力されてアナログ音声信号（データ）に対して所定の音声処理を実行する。すなわち、フィルタ部２２では、上記通過特性の制御信号に基づき上記アナログ音声信号の通過特性が制御され、アナログ音声信号は、フィルタ部２２において波形の修正が行われる。これにより、アナログ音声信号は送信された波形に近い波形とされて電話音声部２４に出力される。なお、上記フィルタ制御部２０及びフィルタ部２２により、本発明の音声処理手段が構成される。

電話音声部２４では、フィルタ部２２から入力されたアナログ音声信号を、スピーカ部２６から音として出力する。

図２には、誤り関係情報検出部１８の動作の説明図が示される。図２において、通信用スロット中のデータフィールドＩは４分割（以後分割フィールドＩ_０，Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_３という）されており、そのそれぞれについて、誤り関係情報検出部１８が、例えばＣＲＣ符号等を誤り検出符号として使用して誤りの有無を判定する。その結果、Ｉ_０からＩ_３の全てに誤りが無い状態（誤り関係情報０／４）、１箇所に誤りがある状態（誤り関係情報１／４）、２箇所に誤りがある状態（誤り関係情報２／４）、３箇所に誤りがある状態（誤り関係情報３／４）、全てに誤りがある状態（誤り関係情報４／４）の５個の状態が誤り関係情報として検出される。誤り関係情報検出部１８は、通信用スロット中の各データフィールドＩ毎に、上記誤り関係情報を算出し、フィルタ制御部２０に出力する。

図３には、フィルタ部２２の構成のブロック図が示される。図３において、フィルタ部２２は、特性の異なる５個のローパスフィルタ２８〜３６を備えている。ローパスフィルタ２８は、上記誤り関係情報検出部１８が検出したデータフィールドＩの誤り関係情報が０／４（全ての分割フィールドに誤りが無い状態）のときに使用される。ローパスフィルタ３０は、データフィールドＩの誤り関係情報が１／４（誤りが１箇所ある状態）のときに使用される。ローパスフィルタ３２は、データフィールドＩの誤り関係情報が２／４（誤りが２箇所ある状態）のときに使用される。ローパスフィルタ３４は、データフィールドＩの誤り関係情報が３／４（誤りが３箇所ある状態）のときに使用される。ローパスフィルタ３６は、データフィールドＩの誤り関係情報が４／４（全ての分割フィールドに誤りがある状態）のときに使用される。これらの各ローパスフィルタ２８〜３６は、誤り関係情報検出部１８が検出した誤り関係情報に基づいてフィルタ制御部２０が出力した制御信号に従って切替部３８により切り替えられる。これにより、音声変復調部１６からのアナログ音声信号は、切替部３８により最適なローパスフィルタが選択され、これに入力される。

図４には、上記各ローパスフィルタ２８〜３６の通過特性の例の概略が示される。図４において、横軸は周波数、縦軸は振幅であり、Ｆ０がローパスフィルタ２８、Ｆ１がローパスフィルタ３０、Ｆ２がローパスフィルタ３２、Ｆ３がローパスフィルタ３４、Ｆ４がローパスフィルタ３６の通過特性である。本実施形態では、Ｆ０からＦ４の順で高域の遮断特性が高くなっている。これは、Ｆ０からＦ４の順に誤り関係情報の高い信号すなわち雑音信号（高域の信号）を多く含む信号を処理するためである。

図５には、本発明の効果の概念図が示される。図５では、送信機から正弦波のデジタルデータが送信された場合に、前述の誤り関係情報がそれぞれ０／４、２／４、４／４のときのフィルタ部２２からの出力信号の波形が示されている。また、比較例として、受信信号中の符号に誤りが存在しても、アナログ音声信号の波形の修正を行わない場合の出力信号の波形も示されている。

誤り関係情報が０／４、すなわち通信用スロット中のデータフィールドＩに誤りが無いときには、出力信号の波形は正弦波のままとなる。誤り関係情報が２／４から４／４と増加するにつれて、出力信号の波形は正弦波からのずれが大きくなる。この場合、本発明の雑音低減装置においては、フィルタ部２２のローパスフィルタ２８〜３６を、その通過特性と上記誤り関係情報に応じて適宜選択するので、音声変復調部１６から出力された雑音の混入した波形が修正され、正弦波からのずれを小さくすることができる。これに対して、比較例の場合には、特に波形の修正を行っていないので、くずれた波形のままとなり、サプレス処理等で雑音の低減を図っても、電話音声部２４で再生される音声の音質を大きく向上することが困難である。

以上に説明した実施形態においては、誤り関係情報検出部１８が通信用スロット中のデータフィールドＩを４つの分割フィールドに分割して誤り関係情報を算出していたが、データフィールドＩの分割数は４に限られず、通信回線の状態等に応じて適宜決定することができる。また、フィルタ部２２は５個のローパスフィルタ２８〜３６を備えていたが、必ずしも５個に限られない。上記誤り関係情報等を考慮して適宜決定することができる。なお、上記誤り関係情報としては、図２で説明した誤りの有る分割フィールドの割合ではなく、通常のビットエラーレートを使用してもよい。

図６には、本発明にかかる雑音低減装置のフィルタ部の変形例が示される。図６において、フィルタ部２２には、ローパスフィルタの通過特性を変更する特性変更部４０が備えられ、誤り関係情報検出部１８が検出した誤り関係情報に基づいてフィルタ制御部２０が出力した制御信号に従って上記通過特性を変更する。この特性変更部４０は、上記誤り関係情報が高くなるに従って高域の遮断特性が高くなるように通過特性を変更するように構成されている。これにより、フィルタ部２２の特性を誤り関係情報に応じて変更でき、音声変復調部１６から出力された音声信号の波形を適切に修正できる。また、フィルタ部２２を１つのローパスフィルタで構成できるので、フィルタ部２２を小領域化することができる。

本発明にかかるデジタル無線通信機の雑音低減装置の構成のブロック図である。 図１の雑音低減装置における誤り関係情報検出部の動作の説明図である。 図１の雑音低減装置におけるフィルタ部の構成のブロック図である。 図１の雑音低減装置におけるフィルタ部を構成するローパスフィルタの通過特性の例の概略を示す図である。 本発明の効果の概念図である。 図１の雑音低減装置におけるフィルタ部の変形例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ アンテナ部、１２ デジタル変復調部、１４ 符号訂正部、１６ 音声変復調部、１８ 誤り関係情報検出部、２０ フィルタ制御部、２２ フィルタ部、２４ 電話音声部、２６ スピーカ部、２８，３０，３２，３４，３６ ローパスフィルタ、３８ 切替部、４０ 特性変更部。

Claims (6)

1. デジタル無線通信機の雑音低減装置であって、
   音声帯域の周波数を含む受信信号からデジタルデータを取り出す手段と、
   前記デジタルデータを構成する複数の部分データのそれぞれについて誤りの有無を判定し、該判定の結果に基づいて前記複数の部分データのうち誤りがあると判定された部分データの数を検出する検出手段と、
   前記デジタルデータを音声信号に変換する手段と、
   前記検出手段により検出される数に応じた量だけ、前記音声信号の高域成分を減衰させる音声処理手段と、
   を備えることを特徴とするデジタル無線通信機の雑音低減装置。
2. 請求項１記載のデジタル無線通信機の雑音低減装置において、前記音声処理手段は、
   異なる高域遮断特性を有する複数のローパスフィルタと、
   前記複数のローパスフィルタの中から、前記検出手段により検出される数に応じた高域遮断特性を有するローパスフィルタを選択する選択手段と、
   を含み、前記選択手段により選択されるローパスフィルタを使用して前記音声信号の高域成分を減衰させることを特徴とするデジタル無線通信機の雑音低減装置。
3. 請求項１記載のデジタル無線通信機の雑音低減装置において、前記音声処理手段は、
   通過特性の変更が可能なローパスフィルタと、
   前記検出手段により検出される数に応じて高域遮断特性が高くなるように前記ローパスフィルタの通過特性を変更する特性変更手段と、
   を含み、前記ローパスフィルタを使用して前記音声信号の高域成分を減衰させることを特徴とするデジタル無線通信機の雑音低減装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項記載のデジタル無線通信機の雑音低減装置は、受信信号の誤り訂正手段を備え、前記誤り訂正手段は、誤り訂正能力を超えた量の誤りを含む受信信号に対して誤り訂正を行わずに前記音声処理手段に出力することを特徴とするデジタル無線通信機の雑音低減装置。
5. デジタル無線通信機の雑音低減方法であって、
   音声帯域の周波数を含む受信信号からデジタルデータを取り出すステップと、
   前記デジタルデータを構成する複数の部分データのそれぞれについて誤りの有無を判定し、該判定の結果に基づいて前記複数の部分データのうち誤りがあると判定された部分データの数を検出する検出ステップと、
   前記デジタルデータを音声信号に変換するステップと、
   前記検出ステップで検出される数に応じた量だけ、前記音声信号の高域成分を減衰させるステップと、
   を含むことを特徴とするデジタル無線通信機の雑音低減方法。
6. 音声帯域の周波数を含む受信信号からデジタルデータを取り出す手段、
   前記デジタルデータを構成する複数の部分データのそれぞれについて誤りの有無を判定し、該判定の結果に基づいて前記複数の部分データのうち誤りがあると判定された部分データの数を検出する検出手段、
   前記デジタルデータを音声信号に変換する手段、及び
   前記検出手段により検出される数に応じた量だけ、前記音声信号の高域成分を減衰させる音声処理手段、
   としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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